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6SigmaET练习教程 练习1_ 基本操作
6SigmaET练习教程 练习2_服务器
6SigmaET练习教程 练习3_求解器使用
6SigmaET练习教程 练习4_球泡灯
6SigmaET练习教程 练习5_热管散热器
6SigmaET练习教程 练习6_电源箱体
6SigmaET练习教程 练习7_带离心风扇的电脑
6SigmaET练习教程 练习8_液冷散热
6SigmaET练习教程 练习9_PCB文件的导入
6SigmaET练习教程 练习10_焦耳热功能
6SigmaET练习教程 练习11__智能手机
案例三 求解器使用
一. 案例描述
6SigmaET 具有非常强大的求解器，支持稳态、瞬态求解，层流、湍流模型， 对流、热传导、热辐射、太阳辐射模型，焦耳热（电生热）模型等。求解器并行 效率高、收敛性良好，本例将在案例二的基础上讲解求解器的各种功能。
二. 版本树功能
6SigmaET 的版本树是一个实用性很强的新功能，将您所有的设计方案整合 成一个树状列表，保存在一个模型当中，而不必分散保存为单个文件。各方案之 间的从属关系一目了然。
建立风扇抽风的新方案
我们在案例二的基础上建立新方案，点击结构树旁边的 Version Tree 即版本 树，在原始方案上右键，点击 Edit 可以为原始方案更改名字或添加备注。为了 便于区分，我们把原始方案改名字为 Flow in。
在原始方案上右键，可以看到有两种方式创建新方案，一种是创建 Version， 它与原始方案是从属关系，当原始方案中进行了改动，新建立的 Version 也会跟 着改动。另一种是创建 Alternate，它与原始方案是并列关系，它和原始方案互不 影响。
在此，我们以 Alternate 的方式建立新方案，并取名为 Flow out。
此时会弹出一个提示框，询问是否要复制原始方案的结果。一般地，当改 动不大时，比如物体位置发生了微调、更改了功耗等情况，可以复制原来的结果 并继续算。而像这种进风改为了出风的情况属于改动比较大的，选择 No，然后 重新算就可以了。
此时，可以看到新方案的图标是蓝色的，说明现在被激活的是新方案，现 在视图区显示的是新方案。在哪个方案的图标上双击可以切换方案，图标为蓝色 的方案处于激活状态。
此时，点击 Model Tree，即进入新方案的结构树，选中风扇并在其属性里 将风向切换为 Out，即向外抽风。然后点击计算按钮开始计算。
查看新方案结果
观察变量稳定并且残差收敛后，计算完成。
显示 PCB 图层的温度。
对比不同方案结果
在 Result 菜单里有一个功能是将多个方案的结果在同一个窗口中进行比较， 点击 Result >> Compare Model。
在弹出的窗口中全部选择两个方案。
此时，两个方案的图像会并列显示在窗口中。在窗口中用鼠标进行操作， 两个方案会进行相同的动作。选择加载 PCB 图层的温度。
此时，会同时显示两个方案的温度云图。它们将在同一个温度范围内进行 比较，可以看到出风方案中的芯片温度比进风方案中要高许多。一般出风工况机 箱中的气流比较平均，较少出现旋涡。而进风工况局部风速较高，对局部器件散 热有利。
选中一个方案中的某个器件可以在视图区下方看到详细的计算数据。
三. 高海拔工况计算
建立高海拔新方案
软件当中的空气参数是设备位于地面时的默认值，当设备位于高海拔的地 方时，空气的特性参数和风扇的性能都将发生变化。我们在原始方案的基础上看 如何设定高海拔工况。
创建一个名为 Altitude 的新方案。
点击 Model Tree 进入高海拔方案的结构树，选中 ET Project，在其属性表里 将 Altitude 即海拔高度设置为 5000m。
选择结构树中的 Air，在其属性表里 Density 一项将 Altitude Based 勾选，此 时可以看到空气压力随海拔升高而变化的曲线，软件也会自动得到 5000m 处的 空气密度。
选中风扇，在其属性表里 Cooling 选项下面将 Adjust For Density 一项勾选， 软件会自动得到高海拔处风扇的性能曲线。点击求解按钮计算该方案。
查看新方案结果
观察变量稳定并且残差收敛后，计算完成。
选中风扇并查看其工作点，其中灰色的是原性能曲线，蓝色的是当前海拔 高度处的性能曲线，对于高海拔处的风扇来说，其提供的体积流量保持不变。
显示 PCB 图层的温度。
对比案例二中的原始方案的结果可以看出，尽管风扇提供的流量不变，但 由于空气密度发生了改变，空气的散热能力有一定的下降，芯片的温度升高。
四. 瞬态仿真
建立瞬态新方案
当一个设备工作一定时间之后达到热平衡，温度分布不再变化的工况为稳 态计算。如果设备还未达到热平衡，考查其在一定时间内温度场如何变化的过程， 称为瞬态仿真。
首先点击 Version Tree 进入版本树，在原始方案上双击以激活之，在鼠标右 键菜单中选择建立 Alternate 新方案，新方案取名为 Heating。
在下一步询问是否复制原方案计算结果时，选择 NO。
选中 Solution Control 在其属性表里，首先将 Time Varying 勾选即打开瞬态 开关。此时软件会出现瞬态仿真的设置选项，如果勾选 Uniform Time Grid 则表 明使用均匀的时间步长，输入总时间和时间步长即可。时间步长越小，计算结果 越精确，但工作量会随之增加。
为了兼顾精确性和计算速度，建议使用非均匀的时间步长，将 Uniform Time Grid 取消勾选。此时，会出现一个列表，可以输入具体的每个时间点。我们可以 先用 Excel 制作一个 CSV 文件，定义好时间点，然后点击 Import Table 导入 CSV 文件。Time Step Monitor Interval 是指在计算的过程中每迭代几步输出一次曲线， 默认值为 10，在此我们将之更改为 1。下面的 Flow Field Output Specification 建 议选为 List，将导入上面的时间步 CSV 文件，保持一致。
此时，瞬态设定完成。时间步长设定应当遵循先密后疏的方法，通过比较 可以发现：采用均匀时间步 1S 共有 60 个时间步，导入时间列表则总共有 21 个 时间步，工作量相应地减少了许多。
点击计算按钮开始计算，同一个模型，相比于稳态计算，瞬态计算的时间 会慢很多，时间步越多需要花费的时间越多。而且瞬态计算的结果文件夹体积比 稳态计算时大。
查看瞬态方案结果
计算过程中可以看到芯片随时间变化的曲线。
计算的残差曲线如下图。
加载 PCB 图层温度后，点击 Animation >> Start 可以播放温度随时间变化的 动画。在视图区右键 Select Time Step 可以选择显示哪个时间点的结果，下面几 幅图分别显示了 10S、20S、30S、60S 时的温度分布。
v
下面以芯片和内存为例，演示如何查看它们的温度曲线，先选中它们，点 击属性表旁边的 Results 即计算结果，然后选择要查看的变量即可。
比如选择 Maximum Surface Temperature，即显示最大表面温度的曲线。软 件会自动绘制该变量随时间变化的曲线。
五. 优化功能和队列求解功能
激活优化功能
点击 Version Tree 进入版本树，并在原始方案上双击，点击 Solve >> Begin PAC Study 以开启优化功能。
选择自变量和输出变量
选中散热器，在其属性表里 Geometry >> Number of Fins 上右键选择 Add as PAC Manager Input，即将散热器翅片数作为自变量开始优化研究。
选中芯片，在其属性表里 Results 里 Mean Volume Temperature 上右键，选 择 Add as PAC Manager Output，即把芯片平均体积温度作为输出变量。
选择 Solve >> PAC Study >> Configure PAC Matrix。
在弹出的对话框中点击列表最左侧的“+”号，选择 Create new Alternate from this row。
重复几次操作，建立如下图所示的一组方案，翅片个数为 8-20，增量为 2。 在方案的第一列可以自定义方案的名字以方便区分。
点击 Update Alternates 后，软件会自动在版本树中建立一组方案，翅片的个 数根据前面的列表已自动调整完毕。
开始队列求解
点击 Solve >> Batch Queue 以打开队列求解功能，在弹出的对话框中点击 Add Job 并将需要求解的方案勾选，由于前面的几个方案都已经计算过了，在此 我们只选择优化功能建立的几个方案，在 Choose CFD Server 下面可以选择使用
哪台机器来计算，可以是本机或者局域网中的某台机器。在 Set Solve Options 里 可以选择每个方案使用的核数和计算准备阶段使用的核数。例如，本机共有 4 个核心，这两个值均设置为 2，则可以同时计算 2 个方案，如设置为 1，则可以 同时计算 4 个方案。当前面的方案计算完成后，软件会按顺序求解其它已勾选的 方案。
此时，在 Batch Queue 里，可以看到前两个方案正在计算，其它的则在排队。 在某个方案上右键选择 View Progress，可以查看该方案计算时的曲线。
当有方案计算完成时，会弹出 Completed Jobs 对话框，询问是否汇总已完 成计算的方案结果，点击 OK 即可。
查看计算结果
版本树中双击原始方案，再次点击 Solve >> PAC Study >> Configure PAC Matrix 可以查看到各优化方案的结果。
可以看到，翅片个数在 8-18 范围内变化时，由于散热面积的增加，温度会 逐渐降低，而当翅片个数为 20 时，温度反而会再次上升，这是由于翅片间距过 小的缘故。
六. 太阳辐射功能
当设备暴露于室外环境，夏天时太阳光照射到设备上会产生很大的热量， 这对设备正常工作带来不利的影响。在进行散热模拟时必须考虑这种极端工况下 设备能否正常工作。
建立新方案
我们在 Flow Out 方案的基础创建新的 Alternate。
新的方案命名为 Solar，在弹出的是否复制结果的对话框中选择 Yes，复制 结果。进入新的方案后，点击 Solve 菜单，勾选 Solar Radiation。
点击 View 菜单，将 Compass North 选中，此时在视图区左下角可以看到坐 标轴上会出现 N 字符，代表北方方向。在本例中，确认风扇进风方向为北方。
打开太阳辐射计算器
软件自带太阳辐射计算器，点击 Solve 菜单中最右侧的太阳辐射计算器， 在弹出的对话框中输入设备所在的经纬度（本例中分别设定为 116 度和 40 度）， 海拔高度在之前已经讨论过，在此不考虑，保持为 0。点击 Next 进行下一步操 作。
在下一步中将太阳辐射的计算方式选择为 Calculated 即由软件去计算，在 下面的日期中选择 2019 年 8 月 1 日，时间为早上 9 点到下午 4 点，则在上方的
计算结果中可以看到该日每个时间点的太阳辐射强度值及相应的阳光方向。我们 选择中午 12 点时的值，并在右键菜单中选择 Select。
此时，在结构树中选中 Solution Control 在其属性里可以看到刚才选择的太 阳辐射值已自动填入 Solar Radiation 中，无需手动输入。
计算并查看结果
点击求解按钮开始计算，完成计算后查看结果，下面两图分别是出风无太 阳辐射和出风有太阳辐射的壳体的温度，可以看到太阳辐射产生了较大热量。此
模型由于是强迫对流冷却，芯片温度上升幅度不高，如果是自然散热的设备，受 影响程度会比较大。
